Вращающаяся чёрная дыра

Известны четыре чёрные дыры, которые помогают представить решения Эйнштейновских уравнений, описывающими силу тяжести в общей теории относительности. Две из них вращаются: чёрные дыры Керра и Керра-Ньюмена. Считается, что каждая чёрная дыра быстро разрушается и становится стабильной чёрной дырой, и, по теореме об отсутствии волос, (кроме квантовых флуктуаций) стабильные чёрные дыры могут быть полностью описаны в любой момент времени этими одиннадцатью числами:

• эквивалентность массы и энергии М,
• импульс Р (три компонента),
• момент импульса J (три компонента),
• радиус-вектор х (три компонента),
• электрический заряд Q.

Пока падающий наблюдатель с очень высокой быстротой попадает на вращающуюся чёрную дыру за конечное собственное время (слева), с точки зрения стороннего наблюдателя на бесконечности он останавливается на горизонте, приближаясь к нулевой скорости относительно неподвижного зонда на месте, и в то же время бесконечно часто вращается вокруг горизонта с увлечением инерциальных систем отсчёта (справа).

Эти числа представляют собой сохраняющиеся свойства объекта, которые можно определить с расстояния путём изучения его электромагнитных и гравитационных полей. Все остальные изменения чёрной дыры либо уйдут на бесконечность или будут проглочены чёрной дырой. Это потому, что всё, что происходит в пределах горизонта событий чёрной дыры не может повлиять на события вне её.

Следуя из этих характеристик, четыре вида чёрных дыр могут быть определены следующим образом:

Вращающиеся чёрные дыры образуются при гравитационном коллапсе массивных вращающихся звёзд или при коллапсе скопления звёзд или газа с общим моментом импульса отличным от нуля. Так как большинство звёзд вращается, предполагается, что и большинство чёрных дыр в природе являются вращающимися чёрными дырами. В конце 2006 года астрономы сообщили оценочные показатели скорости вращения чёрных дыр в Астрофизическом журнале. Чёрная дыра в Млечном пути, GRS 1915+105, может вращаться 1150 раз в секунду[2], не приближаясь к теоретическому верхнему пределу.

Вращающаяся чёрная дыра может производить большое количество энергии за счёт своей вращательной энергии. Это происходит через процесс Пенроуза в эргосфере чёрной дыры, область за пределами горизонта событий. В этом случае вращающаяся чёрная дыра постепенно уменьшается до Шварцшильдовской чёрной дыры — минимальной формы, от которой невозможно получить никакой энергии. Однако скорость вращения Керровской чёрной дыры никогда не достигнет нуля.

Метрика Керра и метрика Керра-Ньюмена

Понятие вращающейся чёрной дыры является решением уравнения Эйнштейна. Есть два известных точных решения — метрика Керра и решение Керра-Ньюмена, которые предположительно представляют все решения вращающихся чёрных дыр во внешней области.

• Керровские чёрные дыры как червоточины
• БХЛ-сингулярность — решение, представляющее внутреннюю геометрию чёрных дыр, образованных путём гравитационного коллапса.
• Процесс Пенроуза
• Эргосфера
• Спин-флип
• Чёрная дыра/главные характеристики вращающейся чёрной дыры
• Момент взрыва чёрной дыры

• С. У. Мизнер, К. С. Торн, Дж. А. Уилер, Дж. Уилер, К. Торн, Гравитация (Физика), 2-е изд. У. Фримен, Сентябрь 1973.
• Мелия, Фульвио, Галактическая Сверхмассивная Чёрная Дыра, Принстон U Нажмите, 2007
• Маквей, Джон У., Путешествие во времени, Скарборо Дом, 1990